氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
⑴氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ,
在导线中电子流动方向为 (用a、b 表示)。
⑵负极反应式为 。
⑶电极表面镀铂粉的原因为 。
⑷该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:Ⅰ. 2Li + H2
2LiH Ⅱ. LiH + H2O ="=" LiOH + H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ,反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度约为0.8g/cm3。用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为 mol。
【选做题】本题包括A、B 两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分。
A.[物质结构与性质]元素X的基态原子中的电子共有7个能级,且最外层电子数为1,X原子的内层轨道全部排满电子。在气体分析中,常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量,其化学反应如下:
2XCl+2CO+2H2O=X2Cl2·2CO·2H2O
(1)X+基态核外电子排布式为 。
(2)C、N、O三种原子的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物,与CO为互为等电子体的阴离子是 。
(4)新制的X(OH)2悬浊液可以检验醛基,醛基中碳原子的轨道杂化类型是 ;1mol甲醛分子中含有ó的键的数目为 。
(5)XCl的晶胞如图所示,距离每个X+最近的Cl—的个数为 。
黄酮类化合物具有抗肿瘤活性,6-羟基黄酮衍生物的合成路线如下:
请回答下列问题:
(1)化合物B中的含氧官能团为 和 (填名称)。
(2)反应③中涉及到的反应类型有水解反应、 和 。
(3)反应④中加入的试剂X的分子式为C7H5OCl,X的结构简式为 。
(4)B的一种同分异构体满足下列条件:
Ⅰ.能发生银镜反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应。
Ⅱ.分子中有4种不同化学环境的氢。
写出该同分异构体的结构简式: 。
(5)已知:。
根据已有知识并结合相关信息,写出以和CH3COOH为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂任选)。合成路线流程图示例如下:
聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等)为铝源,制备PFAS的工艺流程如下:
(1)滤渣Ⅰ的主要成分为 (填化学式);若通入足量的二氧化碳,滤液的主要溶质为 (填化学式)。
(2)“酸溶Ⅰ”时发生反应的离子方程式为 。
(3)“氧化”时,发生反应的离子方程式是 。“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是 。
(4)酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品中残留过多,使用时产生的不良后果是 。
(本题10分)
M5纤维是近年来开发出的一种超高性能纤维,它比现有的防爆破材料轻35%,用它制成的头盔、防弹背心和刚性前后防护板,在战争中保住了很多士兵的生命。
已知:当反应条件为光照且与X2反应时,通常是X2与烷或苯环侧链烃基上的H原子发生的取代反应,而当反应条件为催化剂存在且与X2的反应时,通常为苯环上的H原子直接被取代。
下面是M5纤维的合成路线(部分反应未注明条件):
根据上述合成M5纤维的过程,回答下列问题:
(1).合成M5的单体的结构简式为______,;F的含氧官能团的名称有_____。
(2).在①~⑥的反应中,不属于取代反应的是______,反应②的条件是_______。
(3).生成A的同时可能生成的A的同分异构体为。
(4).1mol的C和足量新制的氢氧化铜悬浊液反应可以生成_________mol砖红色沉淀。
(5).1mol的F和Na2CO3溶液反应最多消耗Na2CO3mol。
(本题12分)
氮是地球上含量丰富的一种元素,合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重要影响。铵盐在工农业生产、生活中有着重大作用。完成下列填空
(1).在固定体积的密闭容器中,进行如下放热反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其平衡常数K与温度T的关系如下表。
T/K |
298 |
398 |
498 |
…… |
平衡常数K |
4.1×106 |
K1 |
K2 |
…… |
则该反应的平衡常数K1________K2 (填“>”、“<”或“=”)。
(2).能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。
请回答下列问题:
(3).相同条件下,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2中c(NH4+)________(填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4中的c(NH4+)。
(4).如图所示是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的曲线是________(填写序号),
导致pH随温度变化的原因是_______________________________;
②20℃时,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2中2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=__________。
(5).室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,得到溶液的pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大是________点;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________。